Pages

Teleskop Fermi Konfirmasi Antimateri Partikel Kosmik

Jurnal KeSimpulan.com - Tahun 2008, satelit PAMELA menangkap lonjakan partikel antimateri melintas ruang. Temuan kontroversial ketika fisikawan berharap materi gelap.

Kemudian data baru NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope mengkonfirmasi temuan PAMELA. Sayangnya justru merusak interpretasi tanda tangan energi gelap.

Teori mengatakan ketika dua partikel materi gelap bertumbukan maka harus memusnahkan satu sama lain menjadi partikel biasa seperti elektron dan positron.

Fatwa energi-massa Einstein, E = mc2, menyatakan masing-masing partikel dan energi dasarnya harus sama dengan massa partikel asli materi gelap.

Jadi ketika tim PAMELA menganalisis lonjakan rasio positron dengan elektron lebih berlimpah dari spektrum energi, fisikawan mendapat semangat. Mungkin PAMELA melihat bukti kemusnahan tersebut.

Namun jika positron diproduksi di tempat alam semesta lain seperti pulsar dan bintang neutron maka hasil tidak meyakinkan.

Tahun 2009, tim Fermi merilis data spektrum sinar kosmik tidak menunjukkan sinyal luar biasa. Namun analisis tim menghitung jumlah total semua partikel bermuatan elektron dan positron.

Fermi dirancang untuk mengukur sinar gamma netral sehingga tidak memiliki magnet onboard untuk membedakan apakah elektron bermuatan negatif atau positron bermuatan positif.

Fisikawan juga berharap menggunakan akumulasi data antimateri untuk Weakly Interacting Massive Particle (WIMP) yang dianggap sebagai dasar partikel materi gelap.

Kenaikan stabil positron pada rentang energi tertentu harus diikuti penurunan sekejap. Dengan melihat ukuran tingkat energi dalam miliaran elektron volt di mana sinyal positron off memungkinkan fisikawan menghitung massa WIMP tersebut.

"Pada dasarnya Anda dapat melihat arah tertentu dari mana elektron atau positron dengan medan magnet Bumi," kata Justin Vandenbroucke, fisikawan Stanford University.

Vandenbroucke dan Stefan Funk mengembangkan metode dengan mengukur titik nol sinyal positron menggunakan Bumi itu sendiri sebagai filter partikel.

Kelimpahan relatif positron tampak meningkat 20 miliar hingga 100 miliar electron volt. Pertama kalinya para peneliti menunjukkan sinyal semakin kuat hingga 200 miliar electron volt.

Jika apa yang mereka lihat adalah sisa-sisa kepunahan materi gelap maka massa minimal WIMP harus 100 kali proton sesuai prediksi teoritis.

"Secara teknis ini cantik," kata Doug Finkbeiner, fisikawan Harvard University.

Namun terlalu dini menyimpulkan apakah data baru pertanda materi gelap. Data PAMELA dan Fermi menunjukkan sinyal positron kemungkinan terus makin kuat pada energi lebih tinggi. Bahkan di atas pengukuran Fermi terbaru.

Mungkin bukan perbedaan lonjakan melainkan kecenderungan umum spektrum sinar kosmis, sumber yang tidak mungkin terlihat.

"Konfirmasi temuan PAMELA yang indah. Namun sinyal positron apakah datang dari pemusnahan materi gelap, dari pulsar, ataukah kotoran gigi?" kata Finkbeiner.

"Munculnya positron pertanda baik, berarti ada sesuatu baru yang terjadi," kata Michael Turner, kosmolog University of Chicago.

Tahun 1990, Turner dan Frank Wilczek, teoritikus Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, pertama kali mengusulkan pencarian positron sebagai bukti pemusnahan WIMP.

"Tapi tiba-tiba jatuh, kita tidak punya pistol," kata Turner.

Sekarang Turner mengandalkan detektor lain yaitu Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) seharga US$2,2 miliar yang dipasang di Stasiun Antariksa Internasional Mei lalu. AMS-02 mampu mengurai sinar kosmik dan menangkap positron lebih kuat dibanding teleskop Fermi.

"AMS-02 harus memberi jawaban final. Sesuatu yang kita tunggu," kata Funk.
Measurement of separate cosmic-ray electron and positron spectra with the Fermi Large Area Telescope

The Fermi LAT Collaboration: M. Ackermann, M. Ajello, A. Allafort, L. Baldini, G. Barbiellini, D. Bastieri, K. Bechtol, R. Bellazzini, B. Berenji, R. D. Blandford, E. D. Bloom, E. Bonamente, A. W. Borgland, A. Bouvier, J. Bregeon, M. Brigida, P. Bruel, R. Buehler, S. Buson, G. A. Caliandro, R. A. Cameron, P. A. Caraveo, J. M. Casandjian, C. Cecchi, E. Charles, A. Chekhtman, C. C. Cheung, J. Chiang, S. Ciprini, R. Claus, J. Cohen-Tanugi, J. Conrad, S. Cutini, A. de Angelis, F. de Palma, C. D. Dermer, S. W. Digel, E. do Couto e Silva, P. S. Drell, A. Drlica-Wagner, C. Favuzzi, S. J. Fegan, E. C. Ferrara, W. B. Focke, P. Fortin, Y. Fukazawa, S. Funk, P. Fusco, F. Gargano, D. Gasparrini, S. Germani, N. Giglietto, P. Giommi, F. Giordano, M. Giroletti, T. Glanzman, G. Godfrey, I. A. Grenier, J. E. Grove,et al. (90 additional authors not shown)

arXiv:1109.0521 (Submitted on 2 Sep 2011)

Akses : arXiv:1109.0521
Justin Vandenbroucke http://www.stanford.edu/~justinv/
Stefan Funk http://www.slac.stanford.edu/slac/faculty/hepfaculty/funk.html
Doug Finkbeiner https://www.cfa.harvard.edu/~dfinkbei/
Michael Turner http://astro.uchicago.edu/people/michael-s-turner.shtml
Frank Wilczek http://web.mit.edu/physics/people/faculty/wilczek_frank.html

PAMELA http://pamela.roma2.infn.it/
Fermi http://fermi.gsfc.nasa.gov/

Gambar : NASA

Artikel Lainnya: